郭志義，黃正漢，周劍峰，劉慧婷，李 晶

（上海白龍港污水處理廠，上海市 201201）

0 前言

在污泥板框壓濾處理過程中，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)倪^濾介質(zhì)以實(shí)現(xiàn)最佳的分離效果。濾布是用途最廣、用得最多、最為常見的過濾介質(zhì)，通常應(yīng)用于機(jī)械方式下含水率為93%左右的污泥中的固液分離。濾布常與過濾機(jī)械合成一體來對液態(tài)物料進(jìn)行分離處理。同時(shí)，它也是過濾機(jī)械的心臟，對其選用得正確與否，以及與過濾機(jī)械配套加工工藝是否專業(yè)，將直接影響到過濾機(jī)械的過濾效果和濾布的實(shí)際使用壽命。

板框壓濾機(jī)是繼帶式壓濾機(jī)和離心機(jī)之后的較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的過濾機(jī)械，近年來正廣泛引入城市污水處理廠，逐步替代早期結(jié)構(gòu)復(fù)雜、泥餅含水率高的帶式壓濾機(jī)和后來部分城市污水處理廠引入的高能耗離心機(jī)。污泥處理與處置技術(shù)系統(tǒng)中遇到的最大困難是污泥含水率太高的問題。降低污泥含水率，實(shí)現(xiàn)可干化再生的市政污泥，是城市污水處理一直追求的方向和目標(biāo)。國內(nèi)外應(yīng)用實(shí)踐表明，經(jīng)傳統(tǒng)的濃縮和脫水工藝處理后的生活污泥含水率很難達(dá)到60%以下。板框壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，適用性廣，含水率低且易于維護(hù)，若配用隔膜濾板和加熱濾板等輔助新工藝，再配以抗拉強(qiáng)度高，耐磨性能好的高強(qiáng)度單絲聚酰胺濾布，可使泥餅含水率降低到60%左右。它正成為城市污水處理廠的首選脫水設(shè)備。

1 板框壓濾機(jī)上濾布的使用情況

1.1 濾布的類型

現(xiàn)階段，上海白龍港污水處理廠的日處理規(guī)模為200萬m3，處理能力約占上海城市污水處理能力的1/3。到目前為止，污泥脫水系統(tǒng)現(xiàn)有26臺板框壓濾機(jī)，處理后的污泥含水率可達(dá)60%以下。這26臺板框壓濾機(jī)中有20臺屬于大面積濾板（2.0 m×2.0 m） 機(jī)型，其余6臺屬于小面積濾板（1.5 m×1.5 m） 機(jī)型。由于這些板框壓濾機(jī)產(chǎn)于四個不同的廠家（其中包括臺灣產(chǎn)的卜力斯板框壓濾機(jī)），因此配有不同類型的濾布。所采用的濾布具體有普通聚酰胺單絲濾布、聚丙烯單絲濾布和聚丙烯單復(fù)絲濾布。

1.2 濾布使用過程中的損壞情況

在生產(chǎn)運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，部分板框壓濾機(jī)上的濾布受損率很高，且破損大多發(fā)生在濾板腔室內(nèi)的支點(diǎn)部位和濾板腔室與濾板邊沿的連接部位，呈撕裂狀（見圖1）。

圖1 濾布破損情況示意圖

1.3 濾布損壞的原因分析

在研究濾布損壞原因的過程中，首先考慮濾布抗拉強(qiáng)度和耐磨性的影響。通過改用耐磨性較好和抗拉強(qiáng)度高的尼綸11濾布發(fā)現(xiàn)，其強(qiáng)度和壽命稍有改善，但受損仍然發(fā)生在同樣的部位。為此，對過濾機(jī)濾板結(jié)構(gòu)和濾布損傷狀態(tài)進(jìn)行聯(lián)合分析。通過對受損濾布斷裂纖維進(jìn)行顯微觀察和分析，發(fā)現(xiàn)斷裂處均呈外力切斷面形狀（見圖2）。

圖2 受損濾布斷裂纖維顯微鏡圖示

1.4 濾布的改造

結(jié)合上一章節(jié)中濾布的受損情況可知，由于該廠目前使用的濾機(jī)大部分為大面積濾板（2.0 m×2.0 m），濾布所受的濾餅壓力較大，且濾餅在濾布上的摩擦?xí)r間也相對較長，從而容易發(fā)生破損。因此，采用濾布支點(diǎn)加固和增加濾布底網(wǎng)的方式進(jìn)一步提高濾布的抗拉強(qiáng)度和耐磨性。實(shí)踐證明，這些措施能有效地延長國產(chǎn)常規(guī)板框壓濾機(jī)上濾布的使用壽命。然而，其對于臺灣產(chǎn)的卜力斯壓濾機(jī)則效果不佳，因此有必要對卜力斯壓濾機(jī)的濾布損壞情況進(jìn)行單獨(dú)分析并加以改造。

2 板框壓濾機(jī)濾布的改造效果

2.1 卜力斯濾布損壞的原因

卜力斯壓濾機(jī)是臺灣產(chǎn)的板框壓濾機(jī)。此濾機(jī)濾板比常規(guī)濾板厚，濾板腔室深度為常規(guī)濾板的一倍，約20 mm。中心板厚約55 mm。濾機(jī)在運(yùn)行時(shí)，隨著腔室內(nèi)泥餅的不斷增厚，濾布在加壓壓力的作用下，從濾板邊沿和腔室內(nèi)的五個支點(diǎn)上，被擠壓向腔室的底部。周而復(fù)始，最終導(dǎo)致了濾布的撕裂（見圖3）。

圖3 卜力斯壓濾機(jī)濾布破損部位示意圖

2.2 抗拉強(qiáng)度對比試驗(yàn)

通過以上研究，對壓濾機(jī)的濾板結(jié)構(gòu)和濾布損傷狀態(tài)進(jìn)行分析。根據(jù)臺灣卜力斯壓濾機(jī)濾板的特殊性，對原濾布、無紡布加固濾布、底網(wǎng)加固濾布進(jìn)行比較，采用柔韌性強(qiáng)的高強(qiáng)度復(fù)絲短纖濾布對濾布進(jìn)行分點(diǎn)加固，共同進(jìn)行抗拉強(qiáng)度對比試驗(yàn)。試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，采用柔韌性強(qiáng)的高強(qiáng)度復(fù)絲短纖濾布對濾布進(jìn)行加固，其抗拉強(qiáng)度值最高（見表1和圖4）。

表1 不同加工方式的抗拉強(qiáng)度比較表

圖4 不同加工方式的抗拉強(qiáng)度圖

2.3 卜力斯濾布的改造

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，重新制定濾布制作方案，對濾布加工方式進(jìn)行了進(jìn)一步改進(jìn)，即在濾布對應(yīng)濾板5個突起位置和4角位置上采用柔韌性強(qiáng)的高強(qiáng)度復(fù)絲短纖濾布進(jìn)行加固，增加濾布抗壓性，避免運(yùn)行中的壓力直接對單絲濾布進(jìn)行擠壓。同時(shí)采用多道縫線進(jìn)行加固，盡可能地減少過濾布和加固布間的空隙，確保兩布的緊密結(jié)合，使濾布的耐壓性達(dá)到最佳效果。經(jīng)過這番改進(jìn)后的濾布在實(shí)際使用中壽命大大提高，與無紡布加固濾布相比，使用壽命增加一倍，比無加固濾布使用壽命提高兩倍以上。

2.4 濾布后期加工加固的原因及其效果

通常情況下，城市污水處理廠使用板框壓濾機(jī)對生活污泥進(jìn)行處理時(shí)，大多采用耐磨性能較好的高強(qiáng)度聚酰胺單絲濾布進(jìn)行過濾（見圖5）。此類濾布既能防止生活污泥中弱堿性物質(zhì)的侵蝕，同時(shí)其單絲光潔的表面特性不易讓粘性較大的生活污泥黏在布面和線縫里，使濾布具有較高的過濾效率，不易老化且易于清洗。

圖5 清潔前后的單絲濾布對比圖

然而，單絲濾布抱合力較差，其抗拉性能遠(yuǎn)不如復(fù)絲濾布。因此需要對濾布進(jìn)行加固以增強(qiáng)濾布的耐壓和抗磨性能時(shí)，一般采用低成本的無紡布或復(fù)絲底網(wǎng)，這兩種濾布既能起到部分加固作用及耐磨外，也能防止因加固布過硬而導(dǎo)致的濾板間不密封情況，從而從根本上改善漏液問題。但是，當(dāng)遇到濾布因腔室過深而受到極強(qiáng)拉力或大面積濾板時(shí)，無紡布或底網(wǎng)的加固及保護(hù)作用也將大大降低。

復(fù)絲短纖維濾布既有單絲濾布表面光滑的特性，也有超強(qiáng)的截留性，每股復(fù)絲均有較強(qiáng)的抱合力，其復(fù)絲與復(fù)絲間防滑動性能遠(yuǎn)比單絲濾布強(qiáng)。因此，復(fù)絲濾布的抗拉強(qiáng)度在濾布中是最強(qiáng)的。由于復(fù)絲濾布密度比單絲濾布高，易造成泥餅長時(shí)間殘留在濾布表面，難以清洗，因此，污水處理廠很少采用復(fù)絲濾布做過濾介質(zhì)（見圖6）。

圖6 使用前后的復(fù)絲濾布對比圖

然而，如果把復(fù)絲短纖維濾布作為過濾介質(zhì)的加固部分，則不存在殘留污泥堵塞加固布的問題。因?yàn)榧庸滩急旧硎蔷o貼在支點(diǎn)部位或?yàn)V板邊沿的，并不影響濾布本身的過濾性能。當(dāng)把它加工成濾布的加固部分時(shí)，短纖織物的柔韌性和復(fù)絲布的高抗拉作用得到充分發(fā)揮，提高濾布本身的使用壽命。

3 結(jié)語

綜上所述，過濾布性能的好壞直接影響到過濾機(jī)械的過濾性能，但過濾布使用壽命的長短，不僅僅取決于過濾布本身的內(nèi)在質(zhì)量，其后期加工方式是否能正確適配過濾機(jī)，對過濾布的使用壽命及日后的正常運(yùn)行也起著關(guān)鍵作用。通過對卜力斯壓濾機(jī)上的過濾布進(jìn)行后期加工加固方式的研究和改進(jìn)，解決了長期困擾白龍江污水處理廠的濾布使用壽命短的難題，也為企業(yè)節(jié)省了很大的濾布開支費(fèi)用。

[1]雷安先.壓濾機(jī)濾布選型和研究[J].過濾與分離，1998，（4）.